时程精细积分(PITD)法是一种全波电磁数值方法,具有相当宽松的数值稳定性条件,且数值色散误差几乎不受时间步长大小的影响,因而近年来它在电磁学领域中受到了人们的广泛关注。在有源区域的电磁数值模拟中,PITD法需要计算激励源添加引入的非齐次项所产生的矩阵积分,其计算或存在矩阵求逆运算易不稳定,或难以在大时间步长下保证计算结果的精度,这使得PITD法的推广应用受到一定限制。该文将响应矩阵法引入有源区域的电磁波PITD仿真中,不仅避免了矩阵的求逆运算,并且能够在保证结果计算精度的条件下,增大时间步长的选择范围,提高算法的计算效率。最后,进行了实例计算,并与直接近似积分方法和数值积分方法的结果进行了对比,验证了本文方法的实用性和有效性。
文章目录
0 引言
1 时程精细积分法的原理与实现
1.1 Maxwell旋度方程的空间离散化
1.2 常微分方程组及其精细积分解
2 响应矩阵法的原理与实现
2.1 响应矩阵法的基本原理
2.2 升余弦函数形式
3 数值结果与分析
3.1 一维算例的计算精度分析
3.2 三维算例的计算精度分析
3.3 存储占用和计算效率分析
3.4 多项式函数和升余弦函数的性能分析
4 结论